【正文】 , 電波傳播衰落等引起信號(hào)強(qiáng)度的變化是比較緩慢的 , 所以整個(gè)環(huán)路應(yīng)具有低通傳輸特性 , 這樣才能保證僅對(duì)信號(hào)電平的緩慢變化有控制作用 。 尤其當(dāng)輸入為調(diào)幅信號(hào)時(shí) , 為了使調(diào)幅波的有用幅值變化不會(huì)被自動(dòng)增益控制電路的控制作用所抵消 （ 此現(xiàn)象稱為反調(diào)制 ） , 必須恰當(dāng)選擇環(huán)路的頻率響應(yīng)特性 , 使對(duì)高于某一頻率的調(diào)制信號(hào)的變化無(wú)響應(yīng) , 而僅對(duì)低于這一頻率的緩慢變化才有控制作用 。 這就主要取決于低通濾波器的截止頻率 。 第 8章 反饋控制電路 ４ 設(shè)輸出信號(hào)振幅 Uy與控制電壓 uc的關(guān)系為 : Uy=Uy0+kcuc=Uy0+ΔUy () 根據(jù)式 ()又有 : Uy=Ag(uc)Ux=［ Ag(0)+kguc］ Ux 其中 Ag(uc)=Ag(0)+kguc 又有 Uy0=Ag(0)Ux0 () 第 8章 反饋控制電路 式中的 Uy0是控制信號(hào)為零時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)振幅 , Ux0和Ａ g（ ０ ） 是相應(yīng)的輸入信號(hào)振幅和放大器增益 , ｋ c和ｋ ｇ 皆為常數(shù) , 表示均為線性控制 。 若低通濾波器對(duì)于直流信號(hào)的傳遞函數(shù) Ｈ （ s） ＝１ , 當(dāng)誤差信號(hào) ue＝０時(shí) , 由圖 8． 3． 1可寫(xiě)出 UR和 Uy0、 Ｕ x0之間的關(guān)系 : UR=k2k3Uy0=k2k3Ag(0)Ux0 () 當(dāng)輸入信號(hào)振幅 Ux≠Ux0且保持恒定時(shí) , 環(huán)路經(jīng)自身調(diào)節(jié)后達(dá)到新的平衡狀態(tài) , 這時(shí)的誤差電壓 第 8章 反饋控制電路 u e∞=kb(Ｕ Rk2k3Ｕ y∞) () 又 U y∞=［ Ag(０ )+kck1u e∞］ Ux () 從以上兩式可知 , u e∞≠0, 否則與式 ()比較 , 將有 Ux=Ux0, 與條件不符合 。 同時(shí)也說(shuō)明 U y∞≠Ｕ y0, 即ＡＧＣ電路是有電平誤差的控制電路 。 式中 ， k k3和 kb均為比例系數(shù) 。 第 8章 反饋控制電路 ＡＧＣ電路的主要性能指標(biāo)有兩個(gè) : 一是動(dòng)態(tài)范圍 , 二是響應(yīng)時(shí)間 。 １ . 動(dòng)態(tài)范圍 ＡＧＣ電路是利用電壓誤差信號(hào) ue去消除輸出信號(hào)振幅 Uy與理想電壓振幅 Uy0之間電壓誤差的自動(dòng)控制電路 。 所以 , 當(dāng)電路達(dá)到平衡狀態(tài)后 , 仍會(huì)有電壓誤差存在 , 從對(duì)ＡＧＣ電路的實(shí)際要求考慮 , 一方面希望輸出信號(hào)振幅的變化越小越好 , 即與理想電壓振幅Ｕ y0的誤差越小越好；另一方面也希望容許輸入信號(hào)振幅Ｕ x的變化越大越好 , 也就是說(shuō) , 在給定輸出信號(hào)幅值變化范圍內(nèi) , 容許輸入信號(hào)振幅的變化越大 , 則表明ＡＧＣ電路的動(dòng)態(tài)范圍越寬 , 性能越好 。 第 8章 反饋控制電路 設(shè)ｍ o是ＡＧＣ電路限定的輸出信號(hào)振幅最大值與最小值之比 （ 輸出動(dòng)態(tài)范圍 ） , 即 : m inm a x0YyUUm ? ｍ i為ＡＧＣ電路容許的輸入信號(hào)振幅的最大值與最小值之比 （ 輸入動(dòng)態(tài)范圍 ） , 即 : m inm a xxxi UUm ?則有 m i nm a xm i nm i nm i nm a xm i nm i nm i nm a x0 ////ggxyxyyxxxiAAUUUUUUUUmm ???第 8章 反饋控制電路 上式中 , Ａ gmax是輸入信號(hào)振幅最小時(shí)可控增益放大器的增益 , 顯然 , 這應(yīng)是它的最大增益 。 Ａ gmin是輸入信號(hào)振幅最大時(shí)可控增益放大器的增益 , 顯然 , 這應(yīng)是它的最小增益 。 比值 mi/mo越大 , 表明ＡＧＣ電路輸入動(dòng)態(tài)范圍越大 , 而輸出動(dòng)態(tài)范圍越小 , 則ＡＧＣ性能越佳 , 這就要求可控增益放大器的增益控制倍數(shù)ｎ g盡可能大 。 ｎ g也可稱為增益動(dòng)態(tài)范圍 , 通常用分貝數(shù)表示 。 ２ ＡＧＣ電路是通過(guò)對(duì)可控增益放大器增益的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出信號(hào)振幅變化的限制 , 而增益的變化又取決于輸入信號(hào)振幅的變化 。 第 8章 反饋控制電路 對(duì)ＡＧＣ電路的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)度的要求取決于輸入信號(hào) Ux的類型和特點(diǎn) , 根據(jù)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短分別有慢速 AGC和快速AGC之分 。 而響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短的調(diào)節(jié)由環(huán)路帶寬決定 , 主要是低通濾波器的帶寬 。 低通濾波器帶寬越寬 , 則響應(yīng)時(shí)間越短 , 但容易出現(xiàn)反調(diào)制現(xiàn)象 。 例 dB, 輸出信號(hào)振幅限定的變化范圍為３０ %。 若單級(jí)放大器的增益控制倍數(shù)為２０ dB, 需要多少級(jí)ＡＧＣ電路才能滿足要求 ？ 20lg mo=20lg dBU UUUUyyyyy ) g(20)1l g(20m i nm i nm a xm i nm a x ?????第 8章 反饋控制電路 0101m i n??????? mmmmAAnggxg m adBdBn20?所以 , 。 例 AGC電路方框圖中 , ux和 ug分別是輸入和輸出信號(hào) , 參考信號(hào) UR=1V, 可控增益放大器的增益 Ag(uc)=1+, 即理想的要求是增益為 1。 若輸入信號(hào)振幅 Ux變化范圍為177。 , 要求輸出信號(hào)振幅 Uy變化范圍限制在 177。 dB以內(nèi) , 試求直流放大器增益 k1的最小值應(yīng)是多少 ? 第 8章 反饋控制電路 解 : 由圖示方框圖可寫(xiě)出有關(guān)參量之間的關(guān)系式 。 因?yàn)? uc=k1ue=k1kb(URηdUy) 又 Uy=AgUx=(1+)Ux 所以 Uy=［ 1+(URηdUy)］ Ux =Ux+(URηdUy) 代入已知數(shù)據(jù) , 可求得 : )1( yX UUUxUyK???第 8章 反饋控制電路 由 AGC原理可知 , Uy隨 Ux的增大 (或減小 )而增大 (或減小 )。 所以 , 當(dāng) Ux變化 + , 要求 Uy變化不超過(guò) +, 轉(zhuǎn)換成倍數(shù) , 分別為 。 這時(shí) : k1= ≈86 當(dāng) Ux變化 , 要求 Uy變化不超過(guò) , 轉(zhuǎn)換成倍數(shù) , 分別為 。 這時(shí) : k1= ≈101 如果要求同時(shí)滿足以上兩個(gè)條件 , 則要求 k1≥101。 )(????)(????第 8章 反饋控制電路 根據(jù)輸入信號(hào)的類型 、 特點(diǎn)以及對(duì)控制的要求 , 電路主要有兩種類型 。 １ 在簡(jiǎn)單ＡＧＣ電路里 , 參考電平 UR＝０ 。 這樣 , 無(wú)論輸入信號(hào)振幅 Ux大小如何 , ＡＧＣ的作用都會(huì)使增益Ａ g減小 , 從而使輸出信號(hào)振幅 Uy減小 。 其輸出特性如圖 8． 3． 2所示 。 簡(jiǎn)單ＡＧＣ電路的優(yōu)點(diǎn)是線路簡(jiǎn)單 , 在實(shí)用電路里不需要電壓比較器；缺點(diǎn)是對(duì)微弱信號(hào)的接收很不利 , 因?yàn)檩斎胄盘?hào)振幅很小時(shí) , 放大器的增益仍會(huì)受到反饋控制而有所減小 , 從而使接收靈敏度降低 。 所以 , 簡(jiǎn)單ＡＧＣ電路適用于輸入信號(hào)振幅較大的場(chǎng)合 。 第 8章 反饋控制電路 第 8章 反饋控制電路 ２ . 在延遲ＡＧＣ電路里有一個(gè)起控門(mén)限 , 即比較器參考電平UR。 由式 （ 8． 3． 5） 可知 , 它對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)振幅即為 Ux0, 也就是圖 8． ３ ． ３中的 Uxmin。 當(dāng)輸入信號(hào) Ux小于 Uxmin時(shí) , 反饋環(huán)路斷開(kāi) ,ＡＧＣ不起作用 , 放大器增益Ａ g不變 , 輸出信號(hào) Uy與輸入信號(hào) Ux成線性關(guān)系 。 當(dāng) Ux大于 Uxmin后 , 反饋環(huán)路接通 ,ＡＧＣ電路開(kāi)始產(chǎn)生誤差信號(hào)和控制信號(hào) , 使放大器增益Ａ g有所減小 , 保持輸出信號(hào)Ｕ y基本恒定或僅有微小變化 。 第 8章 反饋控制電路 第 8章 反饋控制電路 當(dāng)輸入信號(hào)Ｕ x大于Ｕ xmax后 ,ＡＧＣ作用消失 。 可見(jiàn) , Ｕxmin與Ｕ xmax區(qū)間即為所容許的輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍 , Ｕ ymin與Ｕymax區(qū)間即為對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍 。 這種ＡＧＣ電路由于需要延遲到Ｕ x＞Ｕ xmin之后才開(kāi)始控制作用 , 故稱為延遲ＡＧＣ 。 “ 延遲 ” 二字不是指時(shí)間上的延遲 。 第 8章 反饋控制電路 控制放大器增益的方法主要有兩種 : 一種方法是通過(guò)改變放大器本身的某些參數(shù) , 如發(fā)射極電流 、 負(fù)載 、 電流分配比 、 恒流源電流 、 負(fù)反饋大小等等來(lái)控制其增益 。 另一種方法是插入可控衰減器來(lái)改變整個(gè)放大器的增益 。 下面介紹兩種常用電路 。 １ . 晶體管放大器的增益取決于晶體管正向傳輸導(dǎo)納 |yfe|, 而|yfe|又與晶體管工作點(diǎn)有關(guān) , 所以 , 改變發(fā)射極平均電流Ｉ E就可以使 |yfe|隨之改變 , 從而達(dá)到控制放大器增益的目的 。 第 8章 反饋控制電路 圖８ ． ３ ． ４是晶體管 |yfe|IE特性曲線 , 其中實(shí)線是普通晶體管特性 , 虛線是ＡＧＣ管特性 。 如果把靜態(tài)工作點(diǎn)選在ＩEQ點(diǎn) , 當(dāng)Ｉ E ＜ＩＥ Q時(shí) , |yfe|隨Ｉ E減小而下降 , 稱為反向ＡＧＣ；當(dāng)Ｉ E＞Ｉ EQ時(shí) , |yfe|隨Ｉ E增加而下降 , 稱為正向ＡＧＣ 。 對(duì)于反向ＡＧＣ , 當(dāng)輸入信號(hào)增強(qiáng)時(shí) , 希望增益減小 , 即 |yfe|減小 , 則Ｉ E應(yīng)該減小 , 所以Ｉ E的變化方向與輸入信號(hào)的變化方向應(yīng)該正好相反 , 故稱為反向ＡＧＣ 。 , 當(dāng)輸入信號(hào)增強(qiáng)時(shí) , 為使增益減小 , Ｉ E應(yīng)該增大 , 所以Ｉ E的變化方向與輸入信號(hào)的變化方向應(yīng)該相同 。 控制電壓既可以從發(fā)射極送入 , 也可以從基極送入 。 第 8章 反饋控制電路 第 8章 反饋控制電路 反向ＡＧＣ的優(yōu)點(diǎn)是工作電流較小 , 對(duì)晶體管安全工作有利 , 但工作范圍較窄 , 而正向ＡＧＣ正好相反 。 為了克服正向ＡＧＣ工作電流較大的缺點(diǎn) , 在制作晶體管時(shí)可以使其 |yfe|IE特性曲線的峰值點(diǎn)左移 , 同時(shí)使右端曲線斜率增大 。 專供增益控制用的ＡＧＣ管大多是正向ＡＧＣ管 。 這種電路的缺點(diǎn)是 , 當(dāng)工作電流Ｉ E變化時(shí) , 晶體管輸入輸出電阻 、 電容也會(huì)發(fā)生變化 , 因此將影響放大器的幅頻特性 、 相頻特性和回路Ｑ值 。 但由于電路簡(jiǎn)單 , 在一些要求不太高的ＡＧＣ電路中仍被廣泛應(yīng)用 。 第 8章 反饋控制電路 圖 8． 3． 5是晶體管收音機(jī)中的簡(jiǎn)單ＡＧＣ電路 。 Ｒ 2Ｃ 3組成低通濾波器 , 從檢波后的音頻信號(hào)中取出緩變直流分量作為控制信號(hào)直接對(duì)晶體管進(jìn)行增益控制 。 經(jīng)分析可知 , 這是反向ＡＧＣ 。 調(diào)節(jié)可變電阻Ｒ 2, 可以使低通濾波器的截止頻率低于解調(diào)后音頻信號(hào)的最低頻率 , 避免出現(xiàn)反調(diào)制 。 ２ 圖 8． ３ ． ６是集成電路中常用的發(fā)射極負(fù)反饋增益控制電路 。 V1和 V2組成差分放大器 。 信號(hào)從 V V2的兩個(gè)基極雙端輸入 , 從兩個(gè)集電極雙端輸出 , 控制信號(hào) uc從 V3管基極注入 。 第 8章 反饋控制電路 第 8章 反饋控制電路 第 8章 反饋控制電路 兩個(gè)二極管 V4 、 V5和電阻Ｒ e Ｒ e2構(gòu)成發(fā)射極負(fù)反饋 , 且有Ｒ e1＝Ｒ e2＝Ｒ e, Ｒ c1＝Ｒ c2＝Ｒ c。 二極管Ｖ Ｖ 5 導(dǎo)通與否取決于Ｒ e1和Ｒ e2上的壓降 。 當(dāng)控制電壓 uc很小時(shí) , Ｉ C3很小 , 流經(jīng)Ｒ e1和Ｒ e2上的平均電流各為Ｉ C3／２ 。 如Ｉ C3Ｒ e／２小于二極管導(dǎo)通電壓 , 則二極管Ｖ ４ 、 Ｖ ５ 截止 , 這時(shí)差分放大器增益最小 ,在滿足深度負(fù)反饋條件時(shí) ， 雙端輸出增益可寫(xiě)成 ecRRAg ??mi n第 8章 反饋控制電路 當(dāng)控制電壓 uc逐漸增大 ,Ｉ C3增加 , 使Ｉ C3Ｒ e／２大于二